Подшипники по ГОСТ 20531-75: конструкция, параметры и применение
ГОСТ 20531-75 распространяется на подшипники шарнирные (ШС) — неразъёмные узлы трения с наружным и внутренним кольцами, рабочие поверхности которых выполнены сферическими. Такой подшипник воспринимает радиальную нагрузку и одновременно допускает угловое смещение осей до 3–5 без потери работоспособности. Стандарт нормирует типоразмеры, предельные отклонения, шероховатость дорожек и материалы деталей.
Конструктивные признаки и материалы
Шарнирный подшипник по ГОСТ 20531-75 состоит из наружного кольца с вогнутой сферической дорожкой, внутреннего кольца со сферической выпуклой поверхностью и антифрикционного слоя между ними. Исполнения различаются наличием смазочных каналов, уплотнений и покрытий. Основные материалы:
- подшипниковая сталь ШХ15 — кольца, закалка 60–64 HRC;
- сталь 20Х или 18ХГТ — кольца с цементацией при повышенных ударных нагрузках;
- антифрикционный слой на основе фторопласта Ф4К20 или латуни ЛС59-1;
- бронза БрОЦС6-6-3 — сепараторные и вкладышные элементы;
- цинковое или фосфатное покрытие — защита от коррозии в условиях влажности.
Смазочные каналы выполняют по внутреннему или наружному кольцу; для узлов с централизованной подачей смазки предусматривают отверстия под пресс-маслёнку. Уплотнения — двухкромочные манжеты из маслостойкой резины, работающие в диапазоне –40…+120 C.
Технические параметры
Типоразмерный ряд охватывает внутренние диаметры от 5 до 300 мм. Динамическая грузоподъёмность зависит от типоразмера и материала антифрикционного слоя. Ниже приведены справочные значения для распространённых исполнений.
| Обозначение | d, мм | D, мм | Угол перекоса | Статическая нагрузка, кН |
|---|---|---|---|---|
| ШС20 | 20 | 35 | 4 | 32,5 |
| ШС25 | 25 | 42 | 4 | 48,0 |
| ШС30 | 30 | 47 | 3 | 62,0 |
| ШС40 | 40 | 62 | 3 | 98,0 |
| ШС50 | 50 | 75 | 3 | 142,0 |
Предельные отклонения диаметров отверстия — по H7, наружного кольца — по h6. Радиальный зазор нормируется в пределах 0,008–0,045 мм в зависимости от типоразмера. Шероховатость сферических дорожек — Ra 0,32 мкм.
Условия эксплуатации
Шарнирные подшипники по ГОСТ 20531-75 применяют в узлах, где невозможно обеспечить строгую соосность: в гидроцилиндрах, рулевых тягах, рычажных механизмах, навесном оборудовании. Рабочие температуры — от –60 до +150 C при использовании термостойких смазок. Окружная скорость скольжения не превышает 0,15 м/с для исполнений с фторопластовым слоем и 0,5 м/с для металлических пар трения.
Типовые области применения:
- гидроцилиндры экскаваторов, погрузчиков, автокранов — проушины штока и гильзы;
- рулевое управление и подвеска карьерной техники;
- шарнирные соединения конвейерных рольгангов и прокатных станов;
- опоры качания в текстильном и полиграфическом оборудовании;
- сельхозтехника — навесные системы тракторов, сцепные устройства.
Монтаж и обслуживание
Установку выполняют с натягом по наружному кольцу в корпус и по внутреннему — на вал, используя оправки, передающие усилие непосредственно на монтируемое кольцо. При запрессовке не допускается перекос, приводящий к заклиниванию сферической пары. Смазку закладывают при сборке и возобновляют через 100–200 ч работы в зависимости от условий загрязнения. Для узлов с интенсивным абразивом применяют исполнения с уплотнениями и периодической подачей пластичной смазки через пресс-маслёнку.
Вопросы и ответы
Какой угол перекоса допускает подшипник по ГОСТ 20531-75?
Стандарт нормирует угловое смещение осей в пределах 3–5 в зависимости от типоразмера и исполнения. Для серии ШС с фторопластовым слоем допускается до 5, для металлических пар трения — до 3.
Из какой стали изготавливают кольца шарнирных подшипников?
Основной материал — подшипниковая сталь ШХ15 с закалкой 60–64 HRC. Для узлов с ударными нагрузками применяют цементуемые стали 20Х и 18ХГТ с твёрдостью поверхностного слоя 58–62 HRC.
Какую смазку использовать для подшипников ШС?
При рабочих температурах до +120 C применяют литиевые смазки (Литол-24, ЦИАТИМ-201). Для диапазона до +150 C — термостойкие смазки на основе комплексного кальциевого мыла или полимочевины.
Чем отличается подшипник ШС от подшипника скольжения?
ШС — неразъёмный узел со сферическими дорожками, допускающий угловое смещение осей. Обычный подшипник скольжения работает только при строгой соосности и не компенсирует перекос.
